JPH11157814A - Recovering method of rare gas and device therefor - Google Patents

Recovering method of rare gas and device therefor

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JPH11157814A
JPH11157814A JP9330228A JP33022897A JPH11157814A JP H11157814 A JPH11157814 A JP H11157814A JP 9330228 A JP9330228 A JP 9330228A JP 33022897 A JP33022897 A JP 33022897A JP H11157814 A JPH11157814 A JP H11157814A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide the recovering method and device of the rare gas capable of efficiently recovering the rare gas discharged from the device using the rare gas, moreover, capable of stably supplying the rare gas having a prescribed purity to the device using the rare gas, and also capable of reducing consumption of the rare gas. SOLUTION: In the case of recovering the rare gas in a waste gas discharged from the device using the rare gas operated under the reduced pressure, an introduction of the waste gas to a recovery system and discharging to a discharge system are switched in a reduced state, and also the switching operation is executed in accordance with a concn. of an impurity component incorporated in the waste gas and the operating state of the device using the rare gas.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、希ガスの回収方法
及び装置に関し、詳しくは、減圧下で運転する希ガス使
用設備、例えば、プラズマスパッタリング装置やプラズ
マCVD装置,リアクティブイオンエッチング装置等か
ら排出される排ガス中の希ガスを回収する方法及び装置
に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method and an apparatus for recovering a rare gas, and more particularly, to a method for using a rare gas operated under reduced pressure, such as a plasma sputtering apparatus, a plasma CVD apparatus, and a reactive ion etching apparatus. The present invention relates to a method and an apparatus for recovering a rare gas in exhaust gas discharged.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体集積回路、アクティブマトリック
ス型液晶パネル、太陽電池パネル、磁気ディスク等の半
導体装置を製造する工程では、減圧下における希ガス雰
囲気中でプラズマを発生させ、該プラズマによって半導
体装置の各種処理を行う装置、例えば、スパッタリング
装置,プラズマCVD装置,リアクティブイオンエッチ
ング装置等が用いられている。
2. Description of the Related Art In a process of manufacturing a semiconductor device such as a semiconductor integrated circuit, an active matrix type liquid crystal panel, a solar cell panel, and a magnetic disk, a plasma is generated in a rare gas atmosphere under reduced pressure, and the plasma is generated by the plasma. Devices for performing various processes, for example, a sputtering device, a plasma CVD device, a reactive ion etching device, and the like are used.

【0003】例えば、スパッタリング装置では、希ガス
を毎分500cc程度の流量でプロセスチャンバ内に導
入しながら真空ポンプによってチャンバ内を排気し、チ
ャンバ内の圧力を1Pa程度に保持した状態でチャンバ
内の電極に高周波を印加してプラズマを発生させ、この
プラズマによってチャンバ内に設置した固体成膜材料を
スパッタリングし、ウェハ表面に堆積させることにより
薄膜を形成するようにしている。
For example, in a sputtering apparatus, the inside of a chamber is evacuated by a vacuum pump while introducing a rare gas into the process chamber at a flow rate of about 500 cc / min. A high frequency is applied to the electrode to generate plasma, and the plasma is used to sputter a solid film-forming material placed in a chamber and deposit the material on a wafer surface to form a thin film.

【0004】また、プラズマCVD装置では、成膜用ガ
スと希ガスとを混合して毎分1000cc程度の流量で
プロセスチャンバ内に導入しながら、スパッタリング装
置と同様に、真空ポンプによってチャンバ内の圧力を1
00Pa程度に保持した状態でプラズマを発生させ、こ
のプラズマを用いて成膜用ガスを分解し、300℃程度
に加熱したウェハ表面に堆積させて薄膜を形成してい
る。
[0004] In a plasma CVD apparatus, a film forming gas and a rare gas are mixed and introduced into a process chamber at a flow rate of about 1000 cc / min. 1
Plasma is generated while maintaining the pressure at about 00 Pa, and a film forming gas is decomposed by using the plasma and deposited on the wafer surface heated to about 300 ° C. to form a thin film.

【0005】さらに、リアクティブイオンエッチング装
置では、エッチング用ガスと希ガスとを混合してプロセ
スチャンバ内に導入しながら、チャンバ内の圧力を数P
aに保持した状態でプラズマを発生させ、このプラズマ
を用いてエッチング用ガスを励起し、励起したイオンを
用いてエッチングを行っている。
Further, in a reactive ion etching apparatus, while mixing an etching gas and a rare gas and introducing them into a process chamber, the pressure in the chamber is increased by several Ps.
A plasma is generated in the state of being held at a, and an etching gas is excited using the plasma, and etching is performed using the excited ions.

【0006】このような各種装置においては、高いエネ
ルギーを有するプラズマを用いて処理を行うため、処理
雰囲気中に、成膜に寄与する以外のガス種、例えば、窒
素,酸素,水分等が存在すると、所定の薄膜が形成され
なくなったり、エッチングができなくなったりする。例
えば、半導体集積回路用の金属配線の形成をスパッタリ
ング装置を用いて行う場合、雰囲気中に、水分や酸素等
が存在すると、金属薄膜が酸化され、配線の抵抗が増大
してしまう。また、タンタル(Ta)のように、結晶構
造が変化する場合もある。さらに、プラズマCVDによ
って多結晶シリコン薄膜を形成するときの雰囲気中に、
酸素,水分,有機系不純物等が存在すると、結晶粒の大
きさが不均一になったり、電子移動度が極端に低下した
りなどの、さまざまな不具合が生じる。また、リアクテ
ィブイオンエッチングによってエッチングする際に不純
物が存在すると、材料の選択比が取れなくなってエッチ
ング不良が発生したり、ウェハにダメージを与えたりす
る。したがって、プラズマを利用する装置に導入する希
ガス中の不純物は数ppb以下まで低減しておく必要が
ある。
[0006] In such various apparatuses, since processing is performed using plasma having high energy, if a gas species other than those contributing to film formation, for example, nitrogen, oxygen, moisture, etc., is present in the processing atmosphere. Then, a predetermined thin film cannot be formed or etching cannot be performed. For example, in the case where a metal wiring for a semiconductor integrated circuit is formed using a sputtering apparatus, if moisture, oxygen, or the like is present in the atmosphere, the metal thin film is oxidized, and the resistance of the wiring increases. Further, like tantalum (Ta), the crystal structure may change. Further, in an atmosphere for forming a polycrystalline silicon thin film by plasma CVD,
The presence of oxygen, moisture, organic impurities, and the like causes various problems such as non-uniform crystal grain size and extremely reduced electron mobility. Further, if impurities are present during etching by reactive ion etching, the selection ratio of the material cannot be obtained, resulting in defective etching or damage to the wafer. Therefore, it is necessary to reduce impurities in the rare gas introduced into the apparatus utilizing plasma to several ppb or less.

【0007】図4は、プラズマ処理装置の一例としてス
パッタリング装置を示す系統図である。通常、このよう
なスパッタリング装置においては、プロセスチャンバ1
の前段に、ウェハ2を搬送するためのローディングチャ
ンバ3が設置され、ウェハ2は一枚ずつ処理される。ロ
ーディングチャンバ3は、パージガス供給部4から供給
される乾燥空気あるいは窒素ガス等のパージガス雰囲気
で、かつ、ローディングチャンバ3にゲート弁5を介し
て接続した真空排気ポンプ6a,6bによって減圧状態
に保持されている。ローディングチャンバ3に保持され
た処理前のウェハ2は、ローディングチャンバ3とプロ
セスチャンバ1とを真空排気した後、両室1,3を隔て
ているゲート弁7を通り、プロセスチャンバ内のウェハ
サセプタ8上に設置される。
FIG. 4 is a system diagram showing a sputtering apparatus as an example of a plasma processing apparatus. Usually, in such a sputtering apparatus, the process chamber 1
A loading chamber 3 for transporting the wafers 2 is installed at the preceding stage, and the wafers 2 are processed one by one. The loading chamber 3 is kept in a purge gas atmosphere such as dry air or nitrogen gas supplied from a purge gas supply unit 4 and is kept in a reduced pressure state by vacuum exhaust pumps 6 a and 6 b connected to the loading chamber 3 via a gate valve 5. ing. The unprocessed wafer 2 held in the loading chamber 3 is evacuated from the loading chamber 3 and the process chamber 1, and then passes through a gate valve 7 separating the chambers 1 and 3 from the wafer susceptor 8 in the process chamber. Installed on top.

【0008】前記両室1,3を隔てるゲート弁7を閉じ
た後、精製器9を通して不純物が除去された希ガスが、
ガス供給装置10を経てプロセスチャンバ1に導入され
る。通常、プロセスチャンバ1の内部を希ガス雰囲気と
するため、真空排気ポンプ11a,11bによるプロセ
スチャンバ内の真空引きと、ガス供給装置9からの希ガ
ス導入とからなるサイクルを、制御装置12からの指令
によって各弁を所定の順序で開閉することにより1回以
上繰り返している。プロセスチャンバ内を希ガス雰囲気
とした後、整合回路13を介して高周波電源14から高
周波を印加することによってプロセスチャンバ内にプラ
ズマを発生させ、生成したプラズマによって固体成膜材
料がスパッタされ、ウェハ上に薄膜が堆積する。所定の
薄膜が形成されたウェハ2は、次の処理のためプロセス
チャンバ1からローディングチャンバ3を経て次工程に
搬送される。このような工程で、ウェハの搬入搬出が毎
時約30回行われる。
After closing the gate valve 7 separating the chambers 1 and 3, the rare gas from which impurities have been removed through the purifier 9 is
The gas is introduced into the process chamber 1 through the gas supply device 10. Usually, in order to make the inside of the process chamber 1 a rare gas atmosphere, a cycle consisting of evacuation of the process chamber by the vacuum pumps 11 a and 11 b and introduction of the rare gas from the gas supply device 9 is performed by the control device 12. This is repeated one or more times by opening and closing each valve in a predetermined order according to a command. After the inside of the process chamber is set to a rare gas atmosphere, plasma is generated in the process chamber by applying a high frequency from a high frequency power supply 14 through a matching circuit 13, and the generated plasma sputters a solid film-forming material. A thin film is deposited on the surface. The wafer 2 on which a predetermined thin film is formed is transferred from the process chamber 1 to the next process via the loading chamber 3 for the next processing. In such a process, loading and unloading of wafers are performed about 30 times per hour.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】ところで、前記スパッ
タリング装置から真空排気ポンプ11a,11bを介し
て真空排気された排ガスは、プロセスチャンバ内のパー
ジ用であっても、成膜に使用したものであっても、その
まま排気経路15から系外に排出されていた。一方、希
ガス容器16から供給される希ガスは、大気中に僅かし
か存在しないものであって、例えば、キセノンの存在濃
度は、大気中で0.086ppmである。これらの希ガ
スは、空気の深冷分離により酸素ガス中に濃縮したもの
をさらに精留して製造されており、大量に入手すること
が困難である。
The exhaust gas evacuated from the sputtering apparatus via the vacuum pumps 11a and 11b is used for forming a film even if it is used for purging in a process chamber. However, it was directly discharged from the exhaust path 15 to the outside of the system. On the other hand, the rare gas supplied from the rare gas container 16 is only slightly present in the atmosphere. For example, the concentration of xenon is 0.086 ppm in the atmosphere. These rare gases are produced by further rectifying those concentrated in oxygen gas by cryogenic separation of air, and it is difficult to obtain them in large quantities.

【0010】このため、排気経路15から系外に排出さ
れる排ガス(大部分が希ガスとなった時点の排ガス)
を、別途設けた容器あるいは風船に回収し、回収したガ
スを濃縮精留して希ガスを分離し、これを再度使用する
ようにしている。この回収方法によれば、排気された希
ガスを容器あるいは風船等に回収するため、濃縮精留後
の希ガスを様々な産業分野で使用できるという利点はあ
るものの、希ガスを回収した容器あるいは風船の搬送コ
ストが大きくなるという問題があった。また、容器の取
り付け、取り外しの際に大気成分が混入し易いため、濃
縮精留時に安定した純度で希ガスが得られないという問
題があった。
Therefore, exhaust gas discharged from the exhaust path 15 to the outside of the system (exhaust gas when most of the exhaust gas becomes rare gas)
Is collected in a separately provided container or balloon, the collected gas is concentrated and rectified to separate a rare gas, and this is reused. According to this recovery method, since the exhausted rare gas is collected in a container or a balloon, there is an advantage that the rare gas after concentrated rectification can be used in various industrial fields. There has been a problem that the cost of transporting balloons is increased. In addition, there is a problem that a rare gas cannot be obtained with a stable purity at the time of concentration and rectification because atmospheric components are easily mixed when the container is attached or detached.

【0011】また、図5に示すように、プロセスチャン
バから排気される排ガス(大部分が希ガスとなった時点
の排ガス)中の希ガスを、閉ループによって回収する方
法も提案されている。この方法は、前記同様に形成され
たスパッタリング装置21の排気経路15に希ガス回収
装置22に接続する回収経路23を設けるとともに、希
ガス回収装置22の出口経路24を前記精製器9に接続
したもので、回収経路23と排気経路15とにそれぞれ
設けた一対の切換弁25a,25bを切換え開閉するこ
とにより、プロセスチャンバ1から排出される排ガス
(希ガス)を希ガス回収装置22に導入するようにして
いる。希ガス回収装置22に導入された希ガスは、バイ
パス経路26を備えた圧縮機27により所定圧力に昇圧
された後、希ガス容器16から適宜補充される希ガスと
合流して精製器9に送られ、ここで精製されて循環再使
用される。
Further, as shown in FIG. 5, there has been proposed a method of recovering a rare gas in exhaust gas exhausted from a process chamber (exhaust gas when most of the exhaust gas becomes a rare gas) by a closed loop. In this method, a recovery path 23 connected to a rare gas recovery apparatus 22 is provided in an exhaust path 15 of a sputtering apparatus 21 formed in the same manner as described above, and an outlet path 24 of the rare gas recovery apparatus 22 is connected to the purifier 9. The exhaust gas (rare gas) discharged from the process chamber 1 is introduced into the rare gas recovery device 22 by switching a pair of switching valves 25a and 25b provided in the recovery path 23 and the exhaust path 15, respectively. Like that. The rare gas introduced into the rare gas recovery device 22 is pressurized to a predetermined pressure by a compressor 27 having a bypass path 26, and then merges with a rare gas that is appropriately replenished from the rare gas container 16 to the purifier 9. Where it is purified and recycled for recycling.

【0012】しかし、この方法では、ウェハ2の搬入出
時に、ローディングチャンバ3からの拡散等でプロセス
チャンバ1内に不純物が混入し、プロセスチャンバ1内
の不純物濃度が、ウェハ2の搬入搬出に伴い変動するた
め、希ガス導入直後の純度が変動し、制御器12によっ
て切換弁25a,25bを開閉して行う回収のタイミン
グを最適化することが困難であった。また、排ガスの回
収を後段の真空排気ポンプ(バックポンプ)11bの二
次側の排気経路15から行うようにしており、この部
分、すなわち、後段のバックポンプ11bの二次側圧力
は大気圧であるため、ガス流速が急激に低下し、希ガス
のみならず、不純物成分がバックポンプ内部及びバック
ポンプ二次側に滞留しやすくなる。この場合、多量の希
ガスによってこれらを系外へパージする必要があり、図
5に示すような回収装置22では、希ガスを高効率で回
収することは不可能であった。なお、バックポンプ11
b及びその二次側に滞留した不純物成分及びパージ希ガ
スをそのまま回収した場合、不純物成分の絶対量が多く
なるため、精製器9の寿命が極端に短くなるとともに、
希ガスの純度が低下するという不都合が生じていた。
However, in this method, when the wafer 2 is carried in and out, impurities are mixed into the process chamber 1 due to diffusion from the loading chamber 3 and the like, and the impurity concentration in the process chamber 1 is increased as the wafer 2 is carried in and out. Because of the fluctuation, the purity immediately after the introduction of the rare gas fluctuates, and it is difficult to optimize the timing of the recovery performed by opening and closing the switching valves 25a and 25b by the controller 12. Further, the exhaust gas is recovered from the secondary exhaust path 15 of the downstream vacuum pump (back pump) 11b, and this part, that is, the secondary pressure of the downstream back pump 11b is atmospheric pressure. As a result, the gas flow rate is rapidly reduced, and not only the rare gas but also the impurity components are likely to stay inside the back pump and on the secondary side of the back pump. In this case, it is necessary to purge the outside of the system with a large amount of rare gas, and it is impossible to recover the rare gas with high efficiency by the recovery device 22 as shown in FIG. The back pump 11
When b and the impurity component and the purged rare gas retained on the secondary side thereof are recovered as they are, the absolute amount of the impurity component increases, so that the life of the purifier 9 becomes extremely short, and
There is a disadvantage that the purity of the rare gas is reduced.

【0013】そこで本発明は、減圧下で希ガスを用いる
プラズマ処理装置等の希ガス使用設備から排出される希
ガスを効率よく回収することができ、しかも、希ガス使
用設備に対して所定純度の希ガスを安定して供給するこ
とができるとともに、希ガスの消費量を低減することが
できる希ガスの回収方法及び装置を提供することを目的
としている。
Accordingly, the present invention is capable of efficiently recovering a rare gas discharged from a rare gas-using facility such as a plasma processing apparatus using a rare gas under reduced pressure, and has a predetermined purity for the rare gas-using facility. It is an object of the present invention to provide a rare gas recovery method and apparatus capable of stably supplying the rare gas and reducing the consumption of the rare gas.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の希ガスの回収方法は、減圧下で運転する希
ガス使用設備から排出される排ガス中の希ガスを回収す
るにあたり、前記排ガスの回収系への導入と排気系への
排出との切換え操作を、前記排ガス中に含まれる不純物
成分の濃度に応じて行うことを特徴としている。
In order to achieve the above object, a method for recovering a rare gas according to the present invention is a method for recovering a rare gas from exhaust gas discharged from a rare gas-using facility operated under reduced pressure. A switching operation between the introduction of the exhaust gas into the recovery system and the discharge into the exhaust system is performed according to the concentration of the impurity component contained in the exhaust gas.

【0015】さらに、本発明の希ガスの回収方法は、減
圧下で運転する希ガス使用設備から排出される排ガス中
の希ガスを回収するにあたり、前記排ガスの回収系への
導入と排気系への排出とを、減圧状態で切換えることを
特徴とし、前記排ガスの回収系への導入と排気系への排
出との切換え操作は、前記排ガス中に含まれる不純物成
分の濃度、あるいは、前記希ガス使用設備の運転状態に
応じて行うことを特徴としている。
Further, in the rare gas recovery method of the present invention, when recovering the rare gas in the exhaust gas discharged from the rare gas using equipment operated under reduced pressure, the exhaust gas is introduced into the recovery system and the exhaust gas is introduced into the exhaust system. And the discharge operation of the exhaust gas to the recovery system and the discharge operation to the exhaust system are performed by changing the concentration of the impurity component contained in the exhaust gas or the rare gas. It is characterized in that it is performed according to the operating state of the equipment used.

【0016】また、本発明の希ガスの回収装置は、減圧
下で運転する希ガス使用設備と、該希ガス使用設備から
排出される排ガスを吸引する第1真空排気ポンプと、該
第1真空排気ポンプの二次側に減圧ラインを介して直列
に設けられた第2真空排気ポンプと、前記減圧ラインか
らライン切換え手段を介して分岐した回収ラインと、該
回収ラインに設けられた回収用真空ポンプと、該回収用
真空ポンプを導出した回収ガスを昇圧する圧縮機と、圧
縮された回収ガスを貯留する貯留タンクと、該貯留タン
クから導出した回収ガス中の不純物を除去して希ガスの
精製を行う精製器と、精製後の希ガスを前記希ガス使用
設備に供給する希ガス供給ラインとを備えていることを
特徴とし、特に、前記回収用真空ポンプと圧縮機との間
に、回収用真空ポンプを導出した回収ガス中に含まれる
除害対象成分を除害する除害装置を設けたこと、該除害
装置の後段に、前記回収ガス中の不純物濃度を測定する
不純物濃度検出手段を設けるとともに、該不純物濃度検
出手段と前記圧縮機との間に、測定した不純物濃度に応
じて回収ガスを排気する排気ラインをライン切換え手段
を介して分岐させたこと、さらに、前記貯留タンクに圧
力検出手段を設けるとともに、該圧力検出手段の検出値
に応じて貯留タンク内に希ガスを導入する希ガス補充手
段を設けたことを特徴としている。
Further, the rare gas recovery device of the present invention includes a rare gas using facility operated under reduced pressure, a first vacuum pump for sucking exhaust gas discharged from the rare gas using facility, and a first vacuum pump. A second evacuation pump provided in series on the secondary side of the evacuation pump via a decompression line, a recovery line branched from the decompression line via line switching means, and a recovery vacuum provided on the recovery line A pump, a compressor for increasing the pressure of the recovered gas derived from the recovery vacuum pump, a storage tank for storing the compressed recovered gas, and a rare gas for removing impurities in the recovered gas derived from the storage tank. A purifier that performs purification, characterized in that it is provided with a rare gas supply line that supplies the rare gas after purification to the rare gas using equipment, especially between the recovery vacuum pump and a compressor, Vacuum port for collection Provided with a detoxification device for detoxifying a target component contained in the recovered gas from which the recovery gas has been derived, and an impurity concentration detection means for measuring an impurity concentration in the recovered gas at a subsequent stage of the detoxification device. In addition, an exhaust line for exhausting the recovered gas according to the measured impurity concentration is branched between the impurity concentration detecting means and the compressor via a line switching means, and further, pressure detection is performed on the storage tank. And a rare gas replenishing means for introducing a rare gas into the storage tank in accordance with the value detected by the pressure detecting means.

【0017】[0017]

【発明の実施の形態】図1は、本発明の希ガス回収装置
を希ガス使用設備であるスパッタリング装置に適用した
一形態例を示す系統図である。なお、スパッタリング装
置内の各構成要素には、前記図4に示したスパッタリン
グ装置の対応する構成要素と同一符号を付し、その詳細
な説明は省略する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 is a system diagram showing an embodiment in which the rare gas recovery device of the present invention is applied to a sputtering device which is a rare gas use facility. In addition, each component in the sputtering apparatus is denoted by the same reference numeral as the corresponding component of the sputtering apparatus shown in FIG. 4, and a detailed description thereof will be omitted.

【0018】この希ガス回収装置31は、前記同様に形
成されたスパッタリング装置21から排出される希ガス
を回収して精製し、精製後の希ガスをスパッタリング装
置21に再び供給する閉ループを形成しており、プロセ
スチャンバ1を真空排気する第1真空排気ポンプ11a
とその二次側に直列に設けられた第2真空排気ポンプ1
1bとの間の減圧ライン17から分岐した回収ライン3
2と、精製器9で精製した希ガスをガス供給装置10に
供給する希ガス供給ライン33とによって前記スパッタ
リング装置21に接続している。
The rare gas recovery device 31 forms a closed loop that recovers and purifies the rare gas discharged from the sputtering device 21 formed in the same manner as described above, and supplies the purified rare gas to the sputtering device 21 again. And a first evacuation pump 11a for evacuating the process chamber 1
And a second evacuation pump 1 provided in series on the secondary side thereof
1b, the recovery line 3 branched from the decompression line 17
2 and a rare gas supply line 33 that supplies a rare gas purified by the purifier 9 to the gas supply device 10, and is connected to the sputtering device 21.

【0019】前記回収ライン32と減圧ライン17とに
は、ガス流路を切換えるライン切換え手段として、一対
の切換弁34a,34bがそれぞれ設けられている。こ
の切換弁34a,34bは、プロセスチャンバ1の出口
経路に設けられた純度モニター35が検出した不純物濃
度に応じて制御器12から出力される指令により開閉す
るもので、一方が開、他方が閉となるように連動して開
閉作動する。例えば、純度モニター35が検出した不純
物濃度が100ppmを超えたときには、切換弁34a
を閉じて切換弁34bを開くことにより、排ガスを第2
真空排気ポンプ11b側の排気系に流して系外に排出
し、不純物濃度が100ppm以下の場合は、切換弁3
4bを閉じて切換弁34aを開くことにより、排ガスを
回収系の回収ライン32に導入するように作動する。但
し、不純物濃度が高くても、不純物中の成分で、回収系
に設けた除去装置(除害装置)で除去できる成分が含ま
れている場合は、この成分は除外して考える。
The recovery line 32 and the pressure reducing line 17 are provided with a pair of switching valves 34a and 34b, respectively, as line switching means for switching the gas flow path. The switching valves 34a and 34b are opened and closed by commands output from the controller 12 according to the impurity concentration detected by the purity monitor 35 provided in the outlet path of the process chamber 1. One is opened and the other is closed. It opens and closes in conjunction so that For example, when the impurity concentration detected by the purity monitor 35 exceeds 100 ppm, the switching valve 34a
Is closed and the switching valve 34b is opened, so that the exhaust gas is
When the impurity concentration is 100 ppm or less, the switching valve 3
By closing the switch 4b and opening the switching valve 34a, an operation is performed to introduce the exhaust gas into the recovery line 32 of the recovery system. However, even if the impurity concentration is high, when a component contained in the impurity that can be removed by a removal device (abatement device) provided in the recovery system is included, this component is excluded.

【0020】なお、本形態例に示すスパッタリング装置
21では、前記第1真空排気ポンプ11aにはターボ分
子ポンプを、第2真空排気ポンプ11bにはドライポン
プあるいはスクリューポンプをそれぞれ用いており、減
圧ライン17の圧力は、100Pa程度の減圧状態とな
っている。また、プロセスチャンバ1内の圧力は1Pa
程度、ローディングチャンバ3内の圧力は10〜8Pa
程度に設定されている。
In the sputtering apparatus 21 shown in this embodiment, a turbo molecular pump is used for the first evacuation pump 11a, and a dry pump or a screw pump is used for the second evacuation pump 11b. The pressure of 17 is in a reduced pressure state of about 100 Pa. The pressure in the process chamber 1 is 1 Pa
Degree, the pressure in the loading chamber 3 is 10-8 Pa
Set to about.

【0021】希ガス回収装置31には、減圧ライン17
から減圧状態の排ガスを吸引するための回収用真空ポン
プ36と、排ガス中に含まれる金属パーティクルを除去
するための除去装置37と、排ガスを所定の圧力に昇圧
するための圧縮機38と、所定圧力の排ガスを貯留する
貯留タンク39と、前記精製器9及び希ガス補充用の希
ガス容器16等が設けられている。なお、希ガス使用設
備が、反応性ガス等の有害成分を使用する設備、例えば
プラズマCVD装置やリアクティブイオンエッチング装
置等の場合は、排ガス中に含まれる有害成分の除害処理
を行う必要があるため、前記除去装置37に加えて除害
剤(反応剤,吸着剤等)を用いた除害装置を設置する。
この除害装置は、除去装置37と別体に形成してもよ
く、除去装置37と一体的に形成することもできる。
The rare gas recovery unit 31 includes a pressure reducing line 17
A vacuum pump 36 for collecting exhaust gas in a decompressed state, a removing device 37 for removing metal particles contained in the exhaust gas, a compressor 38 for increasing the exhaust gas to a predetermined pressure, A storage tank 39 for storing exhaust gas at a pressure, a purifier 9 and a rare gas container 16 for replenishing the rare gas are provided. When the equipment using the rare gas is equipment that uses harmful components such as a reactive gas, for example, a plasma CVD device or a reactive ion etching device, it is necessary to perform harm removal processing of harmful components contained in exhaust gas. Therefore, in addition to the removing device 37, a removing device using a removing agent (reactant, adsorbent, etc.) is installed.
This abatement device may be formed separately from the removal device 37, or may be formed integrally with the removal device 37.

【0022】以下、希ガスを回収する手順に基づいて本
発明方法を説明する。まず、ローディングチャンバ3内
の処理前のウェハ2は、ローディングチャンバ3とプロ
セスチャンバ1との圧力が略同じになって前記両室1,
3を隔てているゲート弁7が開くと、このゲート弁7を
通ってプロセスチャンバ1内のウェハサセプタ8上に設
置される。このとき、プロセスチャンバ1内には、真空
排気系からの不純物の逆拡散を防止するため、パージガ
ス供給部4からパージガスが通気されており、パージガ
スを通気しながら減圧状態に保持されている。パージガ
スには、通常、窒素が使用されるが、パージガスの種類
は、そのプロセスに応じて選定すればよく、窒素にこだ
わるものではない。
Hereinafter, the method of the present invention will be described based on a procedure for recovering a rare gas. First, the wafer 2 before processing in the loading chamber 3 becomes substantially equal in pressure between the loading chamber 3 and the process chamber 1 so that the two chambers 1,
When the gate valve 7 separating 3 opens, it is set on the wafer susceptor 8 in the process chamber 1 through the gate valve 7. At this time, in order to prevent the back diffusion of impurities from the vacuum evacuation system, a purge gas is supplied from the purge gas supply unit 4 into the process chamber 1, and the pressure is maintained at a reduced level while the purge gas is supplied. Nitrogen is usually used as the purge gas, but the type of the purge gas may be selected according to the process, and is not limited to nitrogen.

【0023】プロセスチャンバ1内のガス分子は、前記
両室1,3を隔てるゲート弁7を閉じた後、プロセスチ
ャンバ1に弁18を介して接続された第1真空排気ポン
プ(ターボ分子ポンプ)11aとそれに連接した第2真
空排気ポンプ(バックポンプ)11bとによって排気さ
れる。次いで、精製器9を通して不純物が除去された希
ガスがガス供給装置10を経てプロセスチャンバ1内に
毎分500ccの流量で導入され、プロセスチャンバ1
内を希ガス雰囲気とした後、高周波電源14から高周波
を印加して高周波放電によりプラズマを発生させる。プ
ラスマ発生時の圧力は、通常、1Paである。発生した
プラズマにより固体成膜材料がスパッタされ、ウェハ2
上に薄膜が堆積される。所定の薄膜が形成されたウェハ
2は、次の処理のため、プロセスチャンバ1からローデ
ィングチャンバ3を経て次工程に搬送される。このと
き、薄膜堆積に使用された希ガスは、パージガスによっ
てプロセスチャンバ1より押し出される。以上のような
工程でウェハ2の搬入搬出が毎時約20回行われる。
After closing the gate valve 7 separating the chambers 1 and 3 from the gas molecules in the process chamber 1, a first vacuum pump (turbo molecular pump) connected to the process chamber 1 via a valve 18. The air is evacuated by a second evacuation pump (back pump) 11b connected thereto. Next, a rare gas from which impurities have been removed through the purifier 9 is introduced into the process chamber 1 at a flow rate of 500 cc / min through the gas supply device 10,
After setting the inside of the chamber to a rare gas atmosphere, high frequency is applied from the high frequency power supply 14 to generate plasma by high frequency discharge. The pressure at the time of occurrence of plasma is usually 1 Pa. The solid plasma deposition material is sputtered by the generated plasma and the wafer 2
A thin film is deposited thereon. The wafer 2 on which a predetermined thin film is formed is transferred from the process chamber 1 to the next process via the loading chamber 3 for the next processing. At this time, the rare gas used for depositing the thin film is pushed out of the process chamber 1 by the purge gas. In the above-described steps, loading and unloading of the wafer 2 is performed about 20 times per hour.

【0024】一方、プロセスチャンバ1からの排気ガス
は、プロセスチャンバ1と第1真空排気ポンプ11aと
を隔離する弁18を経て真空排気されるが、弁18の上
流に設置された純度モニター35によって排ガス中の不
純物濃度が計測される。このとき、純度モニター35
は、希ガス中の不純物成分を計測するので、希ガスの回
収効率を高めるためにも、その場計測(in−situ
計測)を行える形式のものが望ましい。また、減圧下で
の計測になるため、純度モニター35としては、質量分
析装置を使用することが好適であり、質量分析装置を採
用することによって、その場計測が可能になるととも
に、希ガスを系外に不要に放出することなく、かつ、取
り付けも排気配管にポートを設けるだけでよいので、よ
り安価に計測が可能になる。
On the other hand, the exhaust gas from the process chamber 1 is evacuated through a valve 18 for isolating the process chamber 1 from the first evacuation pump 11a, and is exhausted by a purity monitor 35 installed upstream of the valve 18. The impurity concentration in the exhaust gas is measured. At this time, the purity monitor 35
Measures the impurity component in the rare gas, so that the in-situ measurement (in-situ measurement) can be performed to improve the recovery efficiency of the rare gas.
Measurement) is desirable. In addition, since the measurement is performed under reduced pressure, it is preferable to use a mass spectrometer as the purity monitor 35. By adopting the mass spectrometer, in-situ measurement becomes possible and rare gas can be removed. The measurement can be performed at a lower cost because unnecessary release to the outside of the system is not required, and installation is only required by providing a port in the exhaust pipe.

【0025】なお、本形態例では純度モニター35を弁
18の上流に設置しているが、切換弁34a,34bの
一次側であってもよい。このとき、純度モニター35
は、その場計測が可能で、かつ、減圧下での計測ができ
るものならば各種機器を用いることができ、例えば、F
T−IRやレーザーを光源に用いた分光分析装置等を好
適に使用することができる。
Although the purity monitor 35 is installed upstream of the valve 18 in this embodiment, it may be installed on the primary side of the switching valves 34a and 34b. At this time, the purity monitor 35
Any device can be used as long as it can perform in-situ measurement and can perform measurement under reduced pressure.
A spectroscopic analyzer using a T-IR or a laser as a light source can be suitably used.

【0026】前記純度モニター35によって排気ガス中
の酸素,窒素,水分,一酸化炭素,二酸化炭素,フッ化
炭素,水素,各種成膜用ガス等の不純物濃度が計測さ
れ、その計測信号は、制御装置12に伝送される。そし
て、前記不純物濃度(除去装置37で除去できない不純
物の濃度)が、例えば100ppm以下となったとき、
好ましくは10ppm以下になったときに、制御装置1
2からの信号によって第2真空排気ポンプ11bの上流
に設置された切換弁34bが閉じ、回収ライン32に設
けた切換弁34aが開くことにより、排ガスの流れが減
圧状態の減圧ライン17から回収ライン32に切換えら
れ、希ガスを主成分とする排ガスが希ガス回収装置31
に導入される。なお、排ガスの流路切換えは、第1真空
排気ポンプ11aの一次側でも行うことができるが、こ
の場合は、回収用真空ポンプ36として、ターボ分子ポ
ンプと同等の吸引力を有するものを使用する必要があ
る。
The purity monitor 35 measures the concentrations of impurities such as oxygen, nitrogen, moisture, carbon monoxide, carbon dioxide, carbon fluoride, hydrogen, and various film forming gases in the exhaust gas. It is transmitted to the device 12. When the impurity concentration (the concentration of the impurity that cannot be removed by the removing device 37) becomes, for example, 100 ppm or less,
Preferably, the control device 1
The switching valve 34b provided upstream of the second evacuation pump 11b is closed by a signal from the second and the switching valve 34a provided in the recovery line 32 is opened, so that the flow of the exhaust gas is reduced from the pressure reducing line 17 in the reduced pressure state to the recovery line. 32, and the exhaust gas mainly composed of the rare gas is supplied to the rare gas recovery device 31.
Will be introduced. The flow path of the exhaust gas can be switched also on the primary side of the first evacuation pump 11a, but in this case, a pump having the same suction power as the turbo molecular pump is used as the recovery vacuum pump 36. There is a need.

【0027】希ガス回収装置31に導入される排ガス
は、回収用真空ポンプ36に吸引されて除去装置37に
送られる。本形態例における除去装置37は、金属パー
ティクルの除去を主な目的とするものであり、金属フィ
ルター等を中心に構成されているが、前述のように、排
ガス中に含まれる有害成分の除害処理を行う場合は、反
応性ガス分子を酸化反応により除害するため反応剤や、
吸着除去するための吸着剤等を中心に構成する。なお、
前記反応剤としては、酸化銅,酸化鉄,酸化ニッケル,
白金及びこれらの混合物等が使用でき、吸着剤として
は、活性炭,アルミナ,合成ゼオライト等が使用できる
が、これにこだわるものではない。また、反応性ガス分
子が高沸点化合物(沸点が−50℃以上) の場合は、適
宜、冷却筒を設け、反応性ガス分子を液化あるいは固化
させることにより除去してもよい。
The exhaust gas introduced into the rare gas recovery device 31 is sucked by the recovery vacuum pump 36 and sent to the removal device 37. The removal device 37 in the present embodiment is mainly for removing metal particles, and is mainly configured with a metal filter or the like. However, as described above, removal of harmful components contained in exhaust gas is performed. When performing the treatment, to remove the reactive gas molecules by oxidation reaction,
It mainly comprises an adsorbent for adsorption removal. In addition,
The reactants include copper oxide, iron oxide, nickel oxide,
Platinum and mixtures thereof can be used, and activated carbon, alumina, synthetic zeolite and the like can be used as the adsorbent, but are not limited thereto. When the reactive gas molecules are high-boiling compounds (boiling point is −50 ° C. or higher), the reactive gas molecules may be removed by liquefying or solidifying an appropriate cooling cylinder.

【0028】除去装置37を通過した排ガスは、圧縮機
38に導入されて所定圧力、例えば8〜15kg/cm
Gに加圧される。この圧縮機38には、通常、レシプ
ロ式が使用されるが、これにこだわるものではない。圧
縮された排ガスは、前記切換弁34aと同時に作動する
圧縮機二次側の弁38a及び逆止弁(図示せず)を経て
貯留タンク(バッファタンク)39に一旦貯蔵される。
The exhaust gas that has passed through the removing device 37 is introduced into a compressor 38 and is subjected to a predetermined pressure, for example, 8 to 15 kg / cm.
It is pressurized to 2 G. The compressor 38 is usually of a reciprocating type, but is not limited to this. The compressed exhaust gas is temporarily stored in a storage tank (buffer tank) 39 via a valve 38a on the secondary side of the compressor that operates simultaneously with the switching valve 34a and a check valve (not shown).

【0029】前記バッファタンク39には、圧力センサ
40が設置され、バッファタンク39内の希ガス圧力が
所定圧力以下、例えば2気圧未満の場合は、希ガス容器
16から圧力制御ユニット41を経由して適当な圧力の
希ガスが逐次導入される。なお、バッファタンク39の
容量は、プロセスチャンバ1及びプロセスチャンバ1か
ら第2真空排気ポンプ11bまでの容積に依存するが、
プロセスチャンバ1と第2真空排気ポンプ11bまでの
容積と同等以上であればよい。
A pressure sensor 40 is provided in the buffer tank 39. When the pressure of the rare gas in the buffer tank 39 is equal to or lower than a predetermined pressure, for example, less than 2 atm, the pressure is controlled from the rare gas container 16 via the pressure control unit 41. Noble gas at an appropriate pressure is successively introduced. The capacity of the buffer tank 39 depends on the process chamber 1 and the volume from the process chamber 1 to the second evacuation pump 11b.
It is sufficient that the volume is equal to or larger than the volume between the process chamber 1 and the second vacuum pump 11b.

【0030】バッファタンク39に貯蔵された希ガス
は、弁42を経て精製器9に導入され、精製器9によっ
て希ガス中の不純物、例えば、水分,窒素,酸素,一酸
化炭素,二酸化炭素,水素,各種炭化水素類等が除去さ
れる。精製器9には、様々な方式、例えば、吸着式ある
いは膜分離法式等を用いることができるが、チタン,バ
ナジウム,ジルコニウム,鉄,ニッケル等の金属あるい
は合金を用いたゲッタ式精製装置が好適である。ここ
で、希ガス中の不純物濃度は、前記純度モニター35に
よって回収時に計測されているので、不純物濃度が既知
の希ガスが精製器9に導入されることになる。通常、ゲ
ッタ式精製器の性能(不純物除去効率)は、入口不純物
濃度と空塔速度とに依存するので、不純物濃度が100
ppm以上になると空塔速度を小さく、すなわち、ゲッ
タ筒を太くする必要があり、精製器9が大型化すること
になる。したがって、不純物濃度が100ppm望まし
くは10ppm以下であれば、ゲッタ筒内径は、標準処
理流量が毎分1リットルの場合、30mm程度でよく、
小型化が可能である。また、必要流量に応じて適宜最適
設計を行うことも可能である。さらに、精製器9に積算
流量計を設けておくことにより、ゲッタ寿命の算出が可
能となってゲッタの交換時期の予測ができる。
The rare gas stored in the buffer tank 39 is introduced into the purifier 9 via a valve 42, and the impurities in the rare gas, for example, water, nitrogen, oxygen, carbon monoxide, carbon dioxide, Hydrogen and various hydrocarbons are removed. As the purifier 9, various methods, for example, an adsorption method or a membrane separation method can be used, and a getter-type purifier using a metal or alloy such as titanium, vanadium, zirconium, iron, or nickel is preferable. is there. Here, since the impurity concentration in the rare gas is measured by the purity monitor 35 at the time of recovery, a rare gas having a known impurity concentration is introduced into the purifier 9. Usually, the performance (impurity removal efficiency) of the getter type purifier depends on the inlet impurity concentration and the superficial velocity, so that the impurity concentration is 100%.
If it is not less than ppm, it is necessary to reduce the superficial velocity, that is, to make the getter cylinder thick, and the purifier 9 becomes large. Therefore, if the impurity concentration is 100 ppm, preferably 10 ppm or less, the inner diameter of the getter cylinder may be about 30 mm when the standard processing flow rate is 1 liter per minute,
Miniaturization is possible. Further, it is also possible to appropriately perform an optimal design according to the required flow rate. Further, by providing the integrating flow meter in the purifier 9, the life of the getter can be calculated and the replacement time of the getter can be predicted.

【0031】精製装置9で不純物が除去された希ガス
は、希ガス供給ライン33からガス供給装置10を経て
プロセスチャンバ1に導入され、再使用される。前述し
たように、希ガスが使用されるのは、プロセスチャンバ
1へウェハ2が導入された直後の予備排気工程及びプラ
ズマ発生による薄膜堆積時であり、プレパージ(予備排
気)の際の排ガス量は、例えば200mmウェハの場合
約0.2リットルであり、その不純物濃度に応じて回収
される。一方、薄膜堆積時に使用された希ガスは、その
不純物濃度が充分低いので、その全てを回収・循環使用
することができる。
The rare gas from which impurities have been removed by the purification device 9 is introduced into the process chamber 1 from the rare gas supply line 33 via the gas supply device 10, and is reused. As described above, the rare gas is used in the preliminary evacuation step immediately after the wafer 2 is introduced into the process chamber 1 and during the deposition of a thin film by plasma generation. For example, in the case of a 200 mm wafer, the volume is about 0.2 liter, and is collected according to the impurity concentration. On the other hand, the rare gas used at the time of depositing the thin film has a sufficiently low impurity concentration, so that all of the rare gas can be recovered and recycled.

【0032】このように、本発明によれば、スパッタリ
ング装置21に使用した希ガスのほとんどを回収して循
環使用できるので、所要量の希ガスを必要純度で、か
つ、安価に使用することができる。
As described above, according to the present invention, most of the rare gas used in the sputtering apparatus 21 can be recovered and circulated, so that the required amount of the rare gas can be used with the required purity and at low cost. it can.

【0033】すなわち、回収系と排気系との排ガスライ
ンの切換えを、排ガス中の不純物濃度に応じて行うこと
により、精製器9の小型化や長寿命化が図れる。特に、
減圧状態の減圧ライン17で切換えることにより、希ガ
スがポンプ部等に滞留することがなくなるので、プロセ
スチャンバ1から排出される希ガスを効率よく回収する
ことができる。また、前述のように、薄膜堆積時には不
純物濃度が低くなるので、スパッタリング装置21の運
転状態に応じて排ガスラインを切換えることによって
も、希ガスの回収・再利用を効率よく行うことができ
る。また、希ガス容器16からの希ガスの補充を、回収
操作時のバッファタンク39内の圧力に応じて行うこと
により、必要量の希ガスを確実に補充できるとともに、
一つの精製器9で希ガスの精製を行うことができる。
That is, by switching the exhaust gas line between the recovery system and the exhaust system in accordance with the impurity concentration in the exhaust gas, the purifier 9 can be downsized and its life can be extended. Especially,
Switching by the pressure reducing line 17 in a reduced pressure state prevents the rare gas from staying in the pump section or the like, so that the rare gas discharged from the process chamber 1 can be efficiently collected. Further, as described above, since the impurity concentration becomes low during the deposition of the thin film, the rare gas can be efficiently recovered and reused by switching the exhaust gas line according to the operation state of the sputtering apparatus 21. Further, by replenishing the rare gas from the rare gas container 16 in accordance with the pressure in the buffer tank 39 at the time of the recovery operation, the required amount of the rare gas can be reliably replenished,
A single purifier 9 can purify a rare gas.

【0034】なお、前記圧縮機38は、通常、商用周波
数で常に運転されることになるが、圧縮機一次側の圧力
が回収系への切換えに応じて変動するため、安定した運
転を行うためには、圧縮機一次側と二次側とをバイパス
させ、その系内に圧力調整器を設ける必要がある。しか
し、この方法では、圧縮機38で圧縮した希ガスを再度
圧縮することになるなるため、圧縮のための運転コスト
が増大する場合がある。この圧縮機運転コストを低減さ
せるためには、圧縮機38にインバータ制御機構を設け
ることが好ましい。この場合、圧縮機38の一次側に設
けた圧力センサからの信号に基づいて圧縮機38を最適
な状態で運転することができる。すなわち、圧縮機一次
側の圧力が基準圧力より低い場合、すなわち、回収系へ
の排ガス導入量が少ない場合は、周波数を小さくするよ
うに制御し、圧縮機一次側の圧力が基準圧力より高い場
合は、周波数を大きくするように制御を行うことによ
り、圧縮機38での消費電力を低減しながら、圧縮機一
次側の圧力を常に一定に制御することが可能となり、圧
縮機38の長寿命運転が可能となる。
The compressor 38 is normally operated at a commercial frequency. However, since the pressure on the primary side of the compressor fluctuates in accordance with switching to the recovery system, a stable operation is performed. Requires that the primary and secondary sides of the compressor be bypassed and that a pressure regulator be provided in the system. However, in this method, the rare gas compressed by the compressor 38 is compressed again, so that the operating cost for compression may increase. In order to reduce the compressor operating cost, it is preferable to provide the compressor 38 with an inverter control mechanism. In this case, the compressor 38 can be operated in an optimal state based on a signal from a pressure sensor provided on the primary side of the compressor 38. That is, when the pressure on the primary side of the compressor is lower than the reference pressure, that is, when the amount of exhaust gas introduced into the recovery system is small, the frequency is controlled to be small, and when the pressure on the primary side of the compressor is higher than the reference pressure. Can control the pressure on the primary side of the compressor constantly while reducing the power consumption in the compressor 38 by performing control to increase the frequency. Becomes possible.

【0035】図2は、希ガス回収装置31に複数の希ガ
ス使用設備、例えば3台のスパッタリング装置21を接
続した例を示している。すなわち、各スパッタリング装
置21の減圧ライン17からそれぞれ分岐した3本の回
収ライン32を切換弁34aの下流側で1本の主回収ラ
イン51に接続し、この主回収ライン51を回収用真空
ポンプ36に接続し、また、希ガス供給ライン33は、
分岐ライン52を介して各スパッタリング装置21に接
続している。
FIG. 2 shows an example in which a plurality of rare gas use equipment, for example, three sputtering devices 21 are connected to the rare gas recovery device 31. That is, the three recovery lines 32 branched from the decompression lines 17 of the respective sputtering devices 21 are connected to one main recovery line 51 downstream of the switching valve 34a, and the main recovery line 51 is connected to the recovery vacuum pump 36. And the rare gas supply line 33 is
It is connected to each sputtering device 21 via a branch line 52.

【0036】希ガス回収装置31の構成や機能,動作は
前記同様であるが、各スパッタリング装置21における
運転周期を調節することにより、希ガス回収装置31を
安定した状態で運転することができる。すなわち、各ス
パッタリング装置21におけるウェハ搬入−成膜−ウェ
ハ搬出の一連のプロセスに要する時間をtとしたとき、
各プラズマ処理装置のプロセス開始時刻を、t/3ずら
すようにすることにより、主回収ライン51を介して回
収される排ガス量を平均化でき、圧縮機38の安定運転
が可能となるとともに、精製器9から希ガス供給ライン
33を介して供給する希ガス量も平均化できる。但し、
前記ずれ周期(t/3)は、希ガス使用設備及びプロセ
ス時間によって適当に設定することが可能であり、任意
のずれ周期を選定することができる。
The structure, function and operation of the rare gas recovery device 31 are the same as described above, but by adjusting the operation cycle of each sputtering device 21, the rare gas recovery device 31 can be operated in a stable state. That is, assuming that a time required for a series of processes of wafer loading, film formation, and wafer unloading in each sputtering apparatus 21 is t,
By shifting the process start time of each plasma processing apparatus by t / 3, the amount of exhaust gas recovered through the main recovery line 51 can be averaged, and stable operation of the compressor 38 can be performed, and purification can be performed. The amount of the rare gas supplied from the vessel 9 via the rare gas supply line 33 can also be averaged. However,
The shift period (t / 3) can be appropriately set according to the equipment for using the rare gas and the process time, and an arbitrary shift period can be selected.

【0037】図3は、プラズマCVD装置やリアクティ
ブイオンエッチング装置のように、反応性ガスあるいは
エッチング用ガス等の成膜用ガスと希ガスとを混合して
使用する希ガス使用設備に適した希ガス回収装置の一形
態例を示す系統図である。なお、本形態例に示す希ガス
回収装置及び希ガス使用設備における主要な構成要素
は、前記図1に示した希ガス回収装置31及びを希ガス
使用設備(スパッタリング装置21)と同一に形成する
ことができるので、同一の構成要素には同一符号を付し
て詳細な説明は省略する。
FIG. 3 is a diagram showing a plasma CVD apparatus or a reactive ion etching apparatus suitable for a rare gas using facility in which a film forming gas such as a reactive gas or an etching gas is mixed with a rare gas. FIG. 2 is a system diagram showing one embodiment of a rare gas recovery device. The main components of the rare gas recovery device and the rare gas use facility shown in this embodiment are the same as those of the rare gas recovery device 31 shown in FIG. 1 and the rare gas use facility (sputtering device 21). Therefore, the same components are denoted by the same reference numerals, and detailed description is omitted.

【0038】まず、希ガス使用設備において、ガス供給
装置10の下流側には製膜用ガス供給ライン60が設け
られており、ガス供給装置10から供給される希ガス
と、成膜用ガス供給源61から流量調節器62を介して
供給される反応性ガスやエッチング用ガス等の成膜用ガ
ス、例えば、モノシランやアンモニア,ホスフィン等の
反応性ガスや各種ドーピング用ガスとを混合器63で混
合し、この混合器63で混合したガスをプロセスチャン
バ1に供給するように形成されている。
First, in the rare gas-using facility, a gas supply line 60 for film formation is provided downstream of the gas supply device 10, and a rare gas supplied from the gas supply device 10 and a gas supply gas for film formation are provided. A mixer 63 mixes a reactive gas supplied from a source 61 via a flow controller 62 and a film forming gas such as an etching gas, for example, a reactive gas such as monosilane, ammonia, and phosphine, and various doping gases. The gas is mixed and supplied to the process chamber 1 by the mixer 63.

【0039】また、希ガス回収装置側には、前記同様の
切換弁34a,34bからなる第1のライン切換え手段
71に加えて、圧縮機38の上流側に、一対の切換弁7
2a,72bからなる第2のライン切換え手段72が設
けられるとともに、この第2のライン切換え手段72の
上流側、回収用真空ポンプ36との間に、除害装置73
と純度モニター74とが設けられている。第2のライン
切換え手段72は、純度モニター74により検出した希
ガスの純度、即ち不純物濃度に応じて制御器75が前記
切換弁72a,72bを連動させて開閉するように形成
されており、不純物濃度が充分に低いときには、切換弁
72aが開いて切換弁72bが閉じ、逆に不純物濃度が
高い場合には、切換弁72bが開いて切換弁72aが閉
じるように作動する。
On the rare gas recovery device side, in addition to the first line switching means 71 comprising the same switching valves 34a and 34b, a pair of switching valves 7 is provided upstream of the compressor 38.
A second line switching means 72 comprising 2a and 72b is provided, and an abatement device 73 is provided between the upstream side of the second line switching means 72 and the recovery vacuum pump 36.
And a purity monitor 74. The second line switching means 72 is formed such that the controller 75 opens and closes the switching valves 72a and 72b in accordance with the purity of the rare gas detected by the purity monitor 74, that is, the impurity concentration. When the concentration is sufficiently low, the switching valve 72a is opened and the switching valve 72b is closed, and when the impurity concentration is high, the switching valve 72b is opened and the switching valve 72a is closed.

【0040】このような構成の装置において、ウェハ2
の交換時のように、プロセスチャンバ1内に希ガス及び
成膜用ガスが導入されない工程では、第1のライン切換
え手段71における回収側の切換弁34aが閉じ状態、
排気側の切換弁34bが開き状態となっており、プロセ
スチャンバ1内に供給され、ターボ分子ポンプ11aに
吸引されて減圧ライン17に導出されたパージガス、例
えば窒素ガス等が、切換弁34b,バックポンプ11b
を経て排気経路15から系外に排出される。
In the apparatus having such a configuration, the wafer 2
In a process in which the rare gas and the film-forming gas are not introduced into the process chamber 1 as in the case of the replacement, the recovery-side switching valve 34a of the first line switching means 71 is in the closed state.
The switching valve 34b on the exhaust side is in an open state, and the purge gas, for example, nitrogen gas, which is supplied into the process chamber 1, is sucked by the turbo molecular pump 11a and led to the pressure reducing line 17, is supplied to the switching valve 34b, Pump 11b
Through the exhaust path 15 to the outside of the system.

【0041】そして、プロセスチャンバ1内に希ガス及
び成膜用ガスの導入が始まると、第1のライン切換え手
段71における両切換弁34a,34bが切換え開閉さ
れ、減圧ライン17を流れる排ガスは、切換弁34aを
経て回収用真空ポンプ36に吸引される。回収用真空ポ
ンプ36を導出した排ガスは、除害装置73で前記金属
パーティクルや反応性ガス等の除害対象成分が除去ある
いは除害処理された後、純度モニター74によって希ガ
スの純度(不純物濃度)が測定される。なお、本形態例
では、純度モニター74の設置位置が回収用真空ポンプ
二次側の大気圧状態のラインであるから、純度モニター
74としては、前述の各種機器に加えてガスクロマトグ
ラフ等を用いることも可能となる。
When the introduction of the rare gas and the film-forming gas into the process chamber 1 starts, both the switching valves 34a and 34b in the first line switching means 71 are switched and opened, and the exhaust gas flowing through the pressure reducing line 17 is The liquid is sucked into the recovery vacuum pump 36 via the switching valve 34a. The exhaust gas led out from the recovery vacuum pump 36 is subjected to removal or detoxification processing of the components to be detoxified such as the metal particles and the reactive gas by the detoxification device 73, and then the purity of the rare gas (impurity concentration) by the purity monitor 74. ) Is measured. In this embodiment, since the installation position of the purity monitor 74 is a line in the atmospheric pressure state on the secondary side of the recovery vacuum pump, a gas chromatograph or the like is used as the purity monitor 74 in addition to the above-described various devices. Is also possible.

【0042】純度モニター74で測定した不純物濃度
は、制御器75に送られ、前述のように、不純物濃度に
応じて第2のライン切換え手段72の切換弁72a,7
2bが切換え開閉される。不純物濃度が低い排ガスは、
切換弁72aを通過して圧縮機38で所定圧力に圧縮さ
れた後、前記同様にバッファタンク39に一旦貯蔵さ
れ、精製器9によって精製され、希ガス供給ライン33
からガス供給装置10,混合器63を経てプロセスチャ
ンバ1内に再び供給される。
The impurity concentration measured by the purity monitor 74 is sent to the controller 75 and, as described above, the switching valves 72a, 72a of the second line switching means 72 according to the impurity concentration.
2b is switched and opened and closed. Exhaust gas with low impurity concentration
After passing through the switching valve 72a and being compressed to a predetermined pressure by the compressor 38, it is once stored in the buffer tank 39 in the same manner as described above, purified by the purifier 9, and supplied to the rare gas supply line 33.
Through the gas supply device 10 and the mixer 63 to the process chamber 1 again.

【0043】不純物濃度が高い排ガスは、切換弁72b
が開いて切換弁72aが閉じることにより、排気ライン
76を経てバックポンプ11bの一次側に戻される。な
お、本形態例では、排気ライン76を経てバックポンプ
11bから系外に排出されるガスに含まれる不純物とし
て、前記除害装置73で除害できなかった成膜用ガスが
残留している場合や、切換弁34bが開いているときに
系内に残留した成膜用ガスが排気系に流入することを考
慮し、排気経路15にも予備除害装置77を設け、ここ
でも除害処理を行うようにしている。
The exhaust gas having a high impurity concentration is supplied to the switching valve 72b.
Is opened and the switching valve 72a is closed, and is returned to the primary side of the back pump 11b via the exhaust line 76. Note that, in the present embodiment, a case where a film-forming gas that cannot be removed by the removal device 73 remains as an impurity contained in the gas discharged from the back pump 11b to the outside of the system via the exhaust line 76. Also, in consideration of the fact that the film forming gas remaining in the system flows into the exhaust system when the switching valve 34b is open, a preliminary abatement device 77 is also provided in the exhaust path 15, and the abatement process is also performed here. I'm trying to do it.

【0044】[0044]

【実施例】実施例1 図1に示す構成の希ガス使用設備及び希ガス回収装置を
用いてキセノンガスの回収操作を行い、その回収率を測
定した。キセノンガスの回収率は、圧力制御ユニット4
1の下流に設けた流量計で計測した新規導入量と、ガス
供給装置10での使用流量から算出した。希ガス回収装
置を構成する主な部品の諸元は、以下の通りである。
Example 1 A xenon gas recovery operation was performed using a rare gas use facility and a rare gas recovery apparatus having the configuration shown in FIG. 1, and the recovery rate was measured. The xenon gas recovery rate depends on the pressure control unit 4
1 was calculated from the newly introduced amount measured by a flow meter provided downstream of the apparatus 1 and the flow rate used in the gas supply device 10. The main components of the rare gas recovery device are as follows.

【0045】精製器9:Ti合金ゲッタ式 許容圧力10kg/cm、使用流量毎分1リットル バッファタンク39:SUS316L製 内容積15リットル、許容圧力10kg/cm 圧力制御ユニット41:ピエゾ制御式 圧力制御範囲1.5〜9.5kg/cm 圧縮機38:レシプロ式 最大加圧圧力8kg/cm、耐圧15kg/cm Purifier 9: Ti alloy getter type Allowable pressure 10 kg / cm 2 , use flow rate 1 liter per minute Buffer tank 39: SUS316L Internal volume 15 liter, Allowable pressure 10 kg / cm 2 Pressure control unit 41: Piezo control pressure Control range 1.5 to 9.5 kg / cm 2 Compressor 38: Reciprocating type Maximum pressurizing pressure 8 kg / cm 2 , withstand pressure 15 kg / cm 2

【0046】回収操作に先立ち、以下の手順で希ガス回
収装置を立ち上げた。まず、圧力制御ユニット41,バ
ッファタンク39,圧縮機38,精製器9内を、図1に
示すように、バッファタンク39の下流側に接続したヘ
リウムリークディテクタ81の真空ポンプにより真空引
きし、ヘリウムリークテストを実施した。次に、各部品
内が真空状態のまま、キセノンガスを希ガス容器16か
ら圧力制御ユニット41を介して導入した。導入圧力
は、圧力センサで計測し、3kg/cmまで加圧し
た。そして、精製器9及び圧縮機38を起動するととも
に、プロセスチャンバ1内を10-7Paまで真空引きし
た。このようにして立ち上げた希ガス回収装置を使用
し、希ガス使用設備であるマグネトロンスパッタリング
装置から排出される希ガスの回収操作を行った。
Prior to the recovery operation, the rare gas recovery device was started up in the following procedure. First, the inside of the pressure control unit 41, the buffer tank 39, the compressor 38, and the purifier 9 is evacuated by a vacuum pump of a helium leak detector 81 connected to the downstream side of the buffer tank 39 as shown in FIG. A leak test was performed. Next, xenon gas was introduced from the rare gas container 16 via the pressure control unit 41 while the inside of each component was kept in a vacuum state. The introduction pressure was measured by a pressure sensor, and the pressure was increased to 3 kg / cm 2 . Then, the purifier 9 and the compressor 38 were started, and the inside of the process chamber 1 was evacuated to 10 −7 Pa. Using the rare gas recovery device thus started up, an operation of recovering the rare gas discharged from the magnetron sputtering device, which is a rare gas use facility, was performed.

【0047】マグネトロンスパッタリング装置におい
て、成膜用固体材料にはアルミニウムを用いた。また、
プロセスチャンバとローディングチャンバとを隔離する
ゲート弁は、ウェハの搬入搬出時のみ開閉し、ウェハの
搬出搬入時間は30秒とした。ウェハの搬出搬入の前
に、ローディングチャンバ及びプロセスチャンバへパー
ジガスとして窒素ガスを導入し、その圧力が1Paとな
るようにした。ウェハをプロセスチャンバに設置した
後、キセノンガスを1500cc/分で10秒間導入し
て予備排気を行った。その後、圧力1Paで、キセノン
を1500cc/分の流量で流しながらプラズマを発生
させ、成膜を1分間行った。この工程を繰り返して行
い、6インチウェハを36枚/時の速度で処理した。こ
の実験では、常にガスをプロセスチャンバ内に通気しな
がら真空排気したため、真空排気系からの逆拡散を防止
でき、処理後の各ウェハ間のアルミニウムの比抵抗は、
略一定となった。
In the magnetron sputtering apparatus, aluminum was used as a solid material for film formation. Also,
The gate valve separating the process chamber and the loading chamber was opened and closed only when loading and unloading the wafer, and the loading and unloading time of the wafer was set to 30 seconds. Before loading and unloading of the wafer, nitrogen gas was introduced as a purge gas into the loading chamber and the process chamber so that the pressure became 1 Pa. After placing the wafer in the process chamber, xenon gas was introduced at 1500 cc / min for 10 seconds to perform preliminary evacuation. Thereafter, plasma was generated at a pressure of 1 Pa while flowing xenon at a flow rate of 1500 cc / min, and film formation was performed for 1 minute. This process was repeated to process 6-inch wafers at a rate of 36 wafers / hour. In this experiment, since the gas was evacuated while constantly passing the gas into the process chamber, the back diffusion from the evacuation system could be prevented, and the specific resistance of aluminum between the processed wafers was:
It became almost constant.

【0048】プロセスチャンバへのウェハ搬入搬出に伴
い、キセノンガスは数秒で窒素ガスで置換されることが
純度モニタにより確認された。同様に、予備排気工程で
は、窒素ガスを主成分とした不純物がキセノンガスによ
って置換された。予備排気工程の途中で不純物濃度が1
0ppm以下となったが、予備排気工程ではキセノンガ
スを回収せず、成膜時にのみキセノンガスを回収した。
新規キセノンガスの導入量は、1時間当たり9000c
cとなった。プロセスチャンバへのガス導入総量は63
000ccであるから、回収率は約86%となる。
It was confirmed by a purity monitor that the xenon gas was replaced with the nitrogen gas in a few seconds when the wafer was loaded into and unloaded from the process chamber. Similarly, in the preliminary evacuation step, impurities mainly composed of nitrogen gas were replaced by xenon gas. During the preliminary exhaust process, the impurity concentration becomes 1
Although it became 0 ppm or less, xenon gas was not collected in the preliminary exhaust process, but was collected only during film formation.
The amount of new xenon gas introduced is 9000c per hour
c. The total amount of gas introduced into the process chamber is 63
Since it is 000 cc, the recovery rate is about 86%.

【0049】実施例2 希ガス使用設備として、多結晶シリコンを成膜するプラ
ズマCVD装置を使用した。プラズマCVD装置の構成
は、図1の装置構成において、ガス供給装置(10)の
下流側に、図3に示すような製膜用ガス供給ライン60
を設けたものを使用し、成膜用ガスにはモノシランを用
いた。また、基板は300mm角のガラス基板であり、
基板温度は300℃とした。プロセスチャンバとローデ
ィングチャンバとを隔離するゲート弁は、ウェハの搬出
搬入時のみ開閉し、ウェハの搬出搬入時間は30秒とし
た。ウェハの搬出搬入の前に、ローディングチャンバ及
びプロセスチャンバへ窒素ガスを導入し、その圧力が1
00Paとなるようにした。ウェハをプロセスチャンバ
に設置した後、キセノンガスとモノシランガスとを10
0:1の割合で、1000cc/分で10秒間導入して
予備排気を行った。その後、圧力100Paでキセノン
ガスとモノシランガスとを100:1の割合で総流量3
000cc/分の流量で流しながら、成膜を110秒間
行った。この工程を繰り返して行い、24枚/時の速度
で処理した。なお、この実験では、成膜時における総流
量を300cc/分から3000cc/分まで変化させ
て成膜を行い、表面平坦度、均一性及び多結晶シリコン
の結晶子サイズを測定した。その結果、3000cc/
分の流量で行ったものが最も良好であった。
Example 2 A plasma CVD apparatus for forming a polycrystalline silicon film was used as an equipment using a rare gas. The configuration of the plasma CVD apparatus is the same as that shown in FIG. 1 except that a gas supply line 60 for film formation as shown in FIG.
And monosilane was used as a film forming gas. The substrate is a 300 mm square glass substrate,
The substrate temperature was 300 ° C. The gate valve that separates the process chamber from the loading chamber was opened and closed only when loading and unloading the wafer, and the loading and unloading time of the wafer was 30 seconds. Before loading and unloading wafers, nitrogen gas is introduced into the loading chamber and the process chamber,
00Pa. After placing the wafer in the process chamber, xenon gas and monosilane gas were
Preliminary evacuation was performed at a rate of 0: 1 at a rate of 1000 cc / min for 10 seconds. Thereafter, the xenon gas and the monosilane gas were mixed at a pressure of 100 Pa and a total flow rate of 3 at a ratio of 100: 1.
The film formation was performed for 110 seconds while flowing at a flow rate of 000 cc / min. This process was repeated and processed at a rate of 24 sheets / hour. In this experiment, film formation was performed while changing the total flow rate during film formation from 300 cc / min to 3000 cc / min, and the surface flatness, uniformity, and crystallite size of polycrystalline silicon were measured. As a result, 3000cc /
Min was best performed.

【0050】プロセスチャンバへのウェハ搬入搬出に伴
い、キセノンガスは数秒で窒素ガスで置換されることが
純度モニタにより確認され、予備排気工程では、窒素ガ
スを主成分とした不純物がキセノンガスとモノシランガ
スとによって置換された。予備排気工程の途中でモノシ
ランガス以外の不純物濃度が10ppm以下となったと
きに、キセノンガスの回収を開始した。なお、成膜中の
排ガスには、モノシランガス成分は観察されなかった。
これは、高密度のプラズマによってモノシランガスが完
全に分解したためである。新規キセノンガス導入量は、
1時間当たり3960ccとなった。プロセスチャンバ
へのガス導入総量は約134650ccであるから、回
収率は約97%となる。
The purity monitor confirmed that the xenon gas was replaced with nitrogen gas in a few seconds as the wafer was loaded into and unloaded from the process chamber. In the preliminary evacuation step, impurities mainly composed of nitrogen gas were replaced with xenon gas and monosilane gas. And was replaced by When the concentration of impurities other than the monosilane gas became 10 ppm or less during the preliminary evacuation step, the collection of xenon gas was started. No monosilane gas component was observed in the exhaust gas during the film formation.
This is because the monosilane gas was completely decomposed by the high-density plasma. The amount of new xenon gas introduced is
It became 3960 cc per hour. Since the total amount of gas introduced into the process chamber is about 134650 cc, the recovery rate is about 97%.

【0051】実施例3 希ガス使用設備として、ドーピングした多結晶シリコン
を成膜するプラズマCVD装置を使用した。実施例2と
同様に、図1に示す構成の装置に製膜用ガス供給ライン
を付設し、成膜用ガスにはモノシランを、ドーピング用
ガスにはホスフィンをそれぞれ用いた。また、基板は3
00mm角のガラス基板であり、基板温度は300℃と
した。プロセスチャンバとローディングチャンバとを隔
離するゲート弁は、ウェハの搬出搬入時のみ開閉し、ウ
ェハの搬出搬入時間は30秒とした。ウェハの搬出搬入
の前に、ローディングチャンバ及びプロセスチャンバへ
窒素ガスを導入し、その圧力が100Paとなるように
した。ウェハをプロセスチャンバに設置した後、キセノ
ンガスとモノシランガスとホスフィンガスとを1000
00:1000:1の割合で、1000cc/分で10
秒間導入して予備排気を行った。その後、圧力100P
aで、キセノンガスとモノシランガスとを100:1の
割合で総流量3000cc/分の流量で流しながら、成
膜を160秒間行った。この工程を繰り返して行い、1
8枚/時の速度で処理した。
Example 3 As a rare gas using facility, a plasma CVD apparatus for forming a film of doped polycrystalline silicon was used. As in Example 2, a film forming gas supply line was attached to the apparatus having the configuration shown in FIG. 1, and monosilane was used as the film forming gas, and phosphine was used as the doping gas. The substrate is 3
The glass substrate was a 00 mm square, and the substrate temperature was 300 ° C. The gate valve that separates the process chamber from the loading chamber was opened and closed only when loading and unloading the wafer, and the loading and unloading time of the wafer was 30 seconds. Before carrying out the wafer, the nitrogen gas was introduced into the loading chamber and the process chamber so that the pressure became 100 Pa. After the wafer is set in the process chamber, xenon gas, monosilane gas, and phosphine gas are mixed for 1000 times.
00: 1000: 1 at 1000 cc / min.
Preliminary evacuation was performed by introducing for 2 seconds. After that, pressure 100P
In a, film formation was performed for 160 seconds while flowing xenon gas and monosilane gas at a ratio of 100: 1 at a total flow rate of 3000 cc / min. By repeating this step, 1
Processing was performed at a speed of 8 sheets / hour.

【0052】プロセスチャンバへのウェハ搬入搬出に伴
い、キセノンガスは数秒で窒素ガスで置換され、予備排
気工程では、窒素ガスを主成分とした不純物がキセノン
ガスとモノシランガスとによって置換された。予備排気
工程の途中でモノシランガス及びホスフィンガス以外の
不純物濃度が10ppm以下となったが、予備排気工程
ではキセノンガスを回収せず、成膜時にのみキセノンガ
スを回収した。なお、成膜中の排ガスには、モノシラン
ガス及びホスフィンガス成分は観察されなかった。これ
は、高密度のプラズマによってモノシランガス及びホス
フィンガスが完全に分解したためである。新規キセノン
ガス導入量は、1時間当たり2970ccとなった。プ
ロセスチャンバへのガス導入総量は約145540cc
であるから、回収率は約98%となる。
With the transfer of the wafer into and out of the process chamber, the xenon gas was replaced with nitrogen gas within a few seconds, and in the preliminary evacuation step, impurities mainly composed of nitrogen gas were replaced with xenon gas and monosilane gas. Although the impurity concentration other than the monosilane gas and the phosphine gas became 10 ppm or less during the preliminary evacuation step, xenon gas was not collected in the preliminary evacuation step, but was collected only during film formation. No monosilane gas or phosphine gas component was observed in the exhaust gas during film formation. This is because the monosilane gas and the phosphine gas were completely decomposed by the high-density plasma. The amount of new xenon gas introduced was 2970 cc per hour. The total amount of gas introduced into the process chamber is about 145540 cc
Therefore, the recovery rate is about 98%.

【0053】実施例4 図3に示す装置構成において、希ガス使用設備には窒化
シリコンを成膜するプラズマCVD装置を使用し、成膜
用ガスにはモノシラン及びアンモニアを用いた。また、
基板は300mm角のガラス基板であり、基板温度は3
00℃とした。プロセスチャンバとローディングチャン
バとを隔離するゲート弁は、ウェハの搬出搬入時のみ開
閉し、ウェハの搬出搬入時間は30秒とした。ウェハの
搬出搬入の前にローディングチャンバ及びプロセスチャ
ンバへ窒素ガスを導入し、その圧力が100Paとなる
ようにした。ウェハをプロセスチャンバに設置した後、
キセノンガスとモノシランガスとアンモニアガスとを1
00:1:5の割合で、1000cc/分で10秒間導
入して予備排気を行った。その後、圧力100Paで、
キセノンガスとモノシランガスとアンモニアガスとを1
00:1:5の割合で総流量3000cc/分の流量で
流しながら成膜を160秒間行った。この工程を繰り返
して行い、18枚/時の速度で処理した。
Example 4 In the apparatus configuration shown in FIG. 3, a plasma CVD apparatus for forming a silicon nitride film was used for the equipment using a rare gas, and monosilane and ammonia were used for the film forming gas. Also,
The substrate is a 300 mm square glass substrate, and the substrate temperature is 3
The temperature was set to 00 ° C. The gate valve that separates the process chamber from the loading chamber was opened and closed only when loading and unloading the wafer, and the loading and unloading time of the wafer was 30 seconds. Before loading and unloading the wafer, nitrogen gas was introduced into the loading chamber and the process chamber so that the pressure became 100 Pa. After placing the wafer in the process chamber,
Xenon gas, monosilane gas and ammonia gas
Preliminary evacuation was carried out at a rate of 00: 1: 5 at a rate of 1000 cc / min for 10 seconds. Then, at a pressure of 100 Pa,
Xenon gas, monosilane gas and ammonia gas
Film formation was performed for 160 seconds while flowing at a flow rate of 00: 1: 5 at a total flow rate of 3000 cc / min. This process was repeated and processed at a speed of 18 sheets / hour.

【0054】プロセスチャンバへのウェハ搬入搬出に伴
い、キセノンガスを主成分としたプロセスガスは数秒で
窒素ガスで置換され、予備排気工程では、窒素ガスを主
成分とした不純物がキセノンガスとモノシランガスとア
ンモニアガスとによって置換された。予備排気工程時
は、キセノンガスの回収を行わず、製膜工程時にのみ排
ガスのキセノンを回収するようにした。あらかじめ行っ
た予備実験では、成膜中の排ガスにはモノシランガス成
分は検出できなかったが、アンモニアガス成分は約10
00ppm程度検出された。なお、窒素ガス成分は10
0ppm以下であった。アンモニアガスは、回収用真空
ポンプの二次側に設置した除害装置で除去されるので、
アンモニア含有量が多くても成膜工程時の排ガス中から
キセノンガスを回収することができる。新規キセノンガ
ス導入量は1時間当たり2830ccであり、プロセス
チャンバへのガス導入総量は約135850ccである
から、回収率は約98%となる。
As the wafer is loaded into and unloaded from the process chamber, the process gas containing xenon gas as a main component is replaced with nitrogen gas in a few seconds. Replaced by ammonia gas. At the time of the preliminary evacuation step, xenon gas was not collected, and xenon of the exhaust gas was collected only at the time of the film formation step. In a preliminary experiment conducted in advance, no monosilane gas component could be detected in the exhaust gas during film formation, but about 10% of the ammonia gas component was detected.
About 00 ppm was detected. The nitrogen gas component is 10
It was 0 ppm or less. Ammonia gas is removed by the abatement device installed on the secondary side of the vacuum pump for recovery.
Even if the ammonia content is large, xenon gas can be recovered from the exhaust gas during the film formation step. Since the amount of new xenon gas introduced is 2830 cc per hour and the total amount of gas introduced into the process chamber is about 135850 cc, the recovery rate is about 98%.

【0055】実施例5 希ガスとして、キセノンガスに代えてアルゴンガスを使
用するとともに、希ガス使用設備には、ボロンリンガラ
ス(BPSG)をエッチングするリアクティブイオンエ
ッチング装置を使用した。エッチング用ガスにはC
及び一酸化炭素並びに酸素を用いた。また、基板は、
BPSGを1.5μm堆積させた8インチのSiウェハ
であり、基板の上にレジストと呼ばれるマスク材を0.
7μm塗布し、露光,現像のプロセスを経て前記マスク
材に直径0.18μmのホールパターンを形成した。な
お、装置構成は実施例2と同様とした。
Example 5 As a rare gas, an argon gas was used instead of xenon gas, and a reactive ion etching apparatus for etching boron phosphorus glass (BPSG) was used as a rare gas using facility. C 4 F for etching gas
8 and carbon monoxide and oxygen were used. Also, the substrate is
This is an 8-inch Si wafer on which BPSG is deposited at a thickness of 1.5 μm, and a mask material called a resist is placed on the substrate at a thickness of 0.1 mm.
7 μm was applied, and a hole pattern having a diameter of 0.18 μm was formed on the mask material through exposure and development processes. The device configuration was the same as in Example 2.

【0056】プロセスチャンバとローディングチャンバ
とを隔離するゲート弁は、ウェハの搬出搬入時のみ開閉
し、ウェハの搬出搬入時間は30秒とした。ウェハの搬
出搬入の前にローディングチャンバ及びプロセスチャン
バへ窒素ガスを導入し、その圧力が5Paとなるように
した。ウェハをプロセスチャンバに設置した後、ガス比
で、C:5%,CO:15%,酸素:2%及びア
ルゴン:78%のガスを、総流量500cc/分で10
秒間導入して予備排気を行った。その後、圧力5Pa
で、前記ガス比のプロセスガスを総流量1000cc/
分の流量で流しながらエッチングを1分間行った。この
工程を繰り返して行い、36枚/時の速度で処理した。
The gate valve that separates the process chamber from the loading chamber is opened and closed only when loading and unloading the wafer, and the loading and unloading time of the wafer is set to 30 seconds. Before loading and unloading of the wafer, nitrogen gas was introduced into the loading chamber and the process chamber so that the pressure was 5 Pa. After placing the wafer in the process chamber, gas ratio, C 4 F 8: 5% , CO: 15%, oxygen: 2% and argon: 78% of the gas, at a total flow rate of 500 cc / min 10
Preliminary evacuation was performed by introducing for 2 seconds. After that, pressure 5Pa
And the total flow rate of the process gas of the gas ratio is 1000 cc /
The etching was performed for 1 minute while flowing at a flow rate of 1 minute. This process was repeated and processed at a rate of 36 sheets / hour.

【0057】プロセスチャンバへのウェハ搬入搬出に伴
い、プロセスガスは数秒で窒素ガスで置換され、予備排
気工程では、窒素ガスはプロセスガスによって置換され
たが、この予備排気工程ではアルゴンの回収は行わなか
った。また、あらかじめ行った予備実験では、成膜中の
ガス成分として、C−F化合物,SiF,二酸化炭素
及びアルゴンが主に観察されたが、酸素はCO及びレジ
ストの酸化に消費され、ほとんど計測されなかった。酸
素,アルゴン以外の反応性ガス分子は,除害装置で除去
できるので、これらの含有量に関係なく成膜時にアルゴ
ンガスを回収した。新規アルゴンガス導入量は1時間当
たり2380ccであり、プロセスチャンバへのガス導
入総量は約30420ccであるから、回収率は約92
%となる。
The process gas was replaced with nitrogen gas in a few seconds as the wafer was loaded into and unloaded from the process chamber. In the preliminary exhaust process, the nitrogen gas was replaced by the process gas. In this preliminary exhaust process, argon was recovered. Did not. In a preliminary experiment conducted in advance, a C—F compound, SiF 4 , carbon dioxide, and argon were mainly observed as gas components during film formation, but oxygen was consumed for oxidation of CO and the resist, and almost all were measured. Was not done. Since reactive gas molecules other than oxygen and argon can be removed by the abatement apparatus, argon gas was recovered during film formation irrespective of their contents. The amount of new argon gas introduced is 2380 cc per hour, and the total amount of gas introduced into the process chamber is about 30420 cc.
%.

【0058】[0058]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
プラズマ処理装置等の希ガス使用設備から排出される排
ガス中の希ガスを高効率で回収することができ、所要量
の希ガスを必要純度で、かつ、安価に循環使用すること
ができる。また、回収する希ガス中の不純物濃度を計測
しながら減圧下で回収することにより、回収効率が向上
するとともに、不純物を除去する精製器に過剰な負担を
かけることもなくなる。
As described above, according to the present invention,
The rare gas in the exhaust gas discharged from a rare gas using facility such as a plasma processing apparatus can be recovered with high efficiency, and a required amount of the rare gas can be circulated and used at a required purity at a low cost. In addition, by recovering under reduced pressure while measuring the impurity concentration in the rare gas to be recovered, the recovery efficiency is improved and an excessive load is not applied to the purifier for removing the impurities.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明の希ガス回収装置をスパッタリング装
置に適用した一形態例を示す系統図である。
FIG. 1 is a system diagram showing one embodiment in which a rare gas recovery device of the present invention is applied to a sputtering device.

【図2】 複数の希ガス使用設備に本発明の希ガス回収
装置を適用する際の接続例を示す要部の系統図である。
FIG. 2 is a system diagram of a main part showing a connection example when applying the rare gas recovery device of the present invention to a plurality of rare gas use facilities.

【図3】 成膜用ガスを使用する希ガス使用設備に本発
明の希ガス回収装置を適用した一形態例を示す系統図で
ある。
FIG. 3 is a system diagram showing an embodiment in which the rare gas recovery device of the present invention is applied to a rare gas use facility that uses a film forming gas.

【図4】 プラズマ処理装置の一例を示す系統図であ
る。
FIG. 4 is a system diagram illustrating an example of a plasma processing apparatus.

【図5】 従来の希ガス回収装置の一例を示す系統図で
ある。
FIG. 5 is a system diagram showing an example of a conventional rare gas recovery device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…プロセスチャンバ、2…ウェハ、3…ローディング
チャンバ、4…パージガス供給部、5…ゲート弁、6
a,6b…真空排気ポンプ、7…ゲート弁、8…ウェハ
サセプタ、9…精製器、10…ガス供給装置、11a…
第1真空排気ポンプ、11b…第2真空排気ポンプ、1
2…制御装置、13…整合回路、14…高周波電源、1
5…排気経路、16…希ガス容器、17…減圧ライン、
21…スパッタリング装置、31…希ガス回収装置、3
2…回収ライン、33…希ガス供給ライン、34a,3
4b…切換弁、35…純度モニター、36…回収用真空
ポンプ、37…除去装置、38…圧縮機、39…貯留タ
ンク(バッファタンク)、40…圧力センサ、41…圧
力制御ユニット、51…主回収ライン、52…分岐ライ
ン、60…製膜用ガス供給ライン、61…成膜用ガス供
給源、62…流量調節器、63…混合器、71…第1の
ライン切換え手段、72…第2のライン切換え手段、7
2a,72b…切換弁、73…除害装置、74…純度モ
ニター、75…制御器、76…排気ライン、77…予備
除害装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Process chamber, 2 ... Wafer, 3 ... Loading chamber, 4 ... Purge gas supply part, 5 ... Gate valve, 6
a, 6b: vacuum pump, 7: gate valve, 8: wafer susceptor, 9: purifier, 10: gas supply device, 11a ...
1st evacuation pump, 11b ... second evacuation pump, 1
2 ... control device, 13 ... matching circuit, 14 ... high frequency power supply, 1
5 exhaust path, 16 rare gas container, 17 pressure reducing line,
21: sputtering device, 31: rare gas recovery device, 3
2: recovery line, 33: rare gas supply line, 34a, 3
4b: Switching valve, 35: Purity monitor, 36: Recovery vacuum pump, 37: Removal device, 38: Compressor, 39: Storage tank (buffer tank), 40: Pressure sensor, 41: Pressure control unit, 51: Main Collection line, 52 branch line, 60 gas supply line for film formation, 61 gas supply source for film formation, 62 flow rate regulator, 63 mixer, 71 line switching means, 72 second line Line switching means, 7
2a, 72b: switching valve, 73: abatement device, 74: purity monitor, 75: controller, 76: exhaust line, 77: preliminary abatement device

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 減圧下で運転する希ガス使用設備から排
出される排ガス中の希ガスを回収するにあたり、前記排
ガスの回収系への導入と排気系への排出との切換え操作
を、前記排ガス中に含まれる不純物成分の濃度に応じて
行うことを特徴とする希ガスの回収方法。
When recovering a rare gas in an exhaust gas discharged from a rare gas-using facility operating under reduced pressure, the operation of switching the introduction of the exhaust gas to a recovery system and the discharge of the exhaust gas to an exhaust system is performed by the exhaust gas A method for recovering a rare gas, which is performed according to the concentration of an impurity component contained therein.
【請求項2】 減圧下で運転する希ガス使用設備から排
出される排ガス中の希ガスを回収するにあたり、前記排
ガスの回収系への導入と排気系への排出とを、減圧状態
で切換えることを特徴とする希ガスの回収方法。
2. When recovering a rare gas in an exhaust gas discharged from a rare gas using facility operated under reduced pressure, switching between introduction of the exhaust gas into the recovery system and discharge into the exhaust system in a reduced pressure state. A method for recovering a rare gas.
【請求項3】 前記排ガスの回収系への導入と排気系へ
の排出との切換え操作は、前記排ガス中に含まれる不純
物成分の濃度に応じて行うことを特徴とする請求項2記
載の希ガスの回収方法。
3. The rare gas according to claim 2, wherein the switching operation between the introduction of the exhaust gas into the recovery system and the discharge into the exhaust system is performed in accordance with the concentration of the impurity component contained in the exhaust gas. Gas recovery method.
【請求項4】 前記排ガスの回収系への導入と排気系へ
の排出との切換え操作は、前記希ガス使用設備の運転状
態に応じて行うことを特徴とする請求項2記載の希ガス
の回収方法。
4. The operation of switching a rare gas according to claim 2, wherein the switching operation between the introduction of the exhaust gas into the recovery system and the discharge into the exhaust system is performed in accordance with the operation state of the rare gas use facility. Collection method.
【請求項5】 減圧下で運転する希ガス使用設備と、該
希ガス使用設備から排出される排ガスを吸引する第1真
空排気ポンプと、該第1真空排気ポンプの二次側に減圧
ラインを介して直列に設けられた第2真空排気ポンプ
と、前記減圧ラインからライン切換え手段を介して分岐
した回収ラインと、該回収ラインに設けられた回収用真
空ポンプと、該回収用真空ポンプを導出した回収ガスを
昇圧する圧縮機と、圧縮された回収ガスを貯留する貯留
タンクと、該貯留タンクから導出した回収ガス中の不純
物を除去して希ガスの精製を行う精製器と、精製後の希
ガスを前記希ガス使用設備に供給する希ガス供給ライン
とを備えていることを特徴とする希ガスの回収装置。
5. A rare gas using facility operated under reduced pressure, a first evacuation pump for sucking exhaust gas discharged from the rare gas using facility, and a decompression line on a secondary side of the first evacuation pump. A second evacuation pump provided in series via a pump, a recovery line branched from the decompression line via line switching means, a recovery vacuum pump provided on the recovery line, and the recovery vacuum pump. A compressor for increasing the pressure of the recovered gas, a storage tank for storing the compressed recovered gas, a purifier for purifying the rare gas by removing impurities in the recovered gas derived from the storage tank, A rare gas supply line for supplying a rare gas to the rare gas use facility.
【請求項6】 前記回収用真空ポンプと圧縮機との間
に、回収用真空ポンプを導出した回収ガス中に含まれる
除害対象成分を除害する除害装置を設けたことを特徴と
する請求項5記載の希ガスの回収装置。
6. A detoxification device for removing detoxification target components contained in a recovered gas derived from the recovery vacuum pump is provided between the recovery vacuum pump and the compressor. The rare gas recovery device according to claim 5.
【請求項7】 前記除害装置の後段に、前記回収ガス中
の不純物濃度を測定する不純物濃度検出手段を設けると
ともに、該不純物濃度検出手段と前記圧縮機との間に、
測定した不純物濃度に応じて回収ガスを排気する排気ラ
インをライン切換え手段を介して分岐させたことを特徴
とする請求項6記載の希ガスの回収装置。
7. An impurity concentration detecting means for measuring an impurity concentration in the recovered gas is provided at a subsequent stage of the abatement apparatus, and between the impurity concentration detecting means and the compressor,
7. The rare gas recovery apparatus according to claim 6, wherein an exhaust line for exhausting the recovered gas according to the measured impurity concentration is branched via line switching means.
【請求項8】 前記貯留タンクに圧力検出手段を設ける
とともに、該圧力検出手段の検出値に応じて貯留タンク
内に希ガスを導入する希ガス補充手段を設けたことを特
徴とする請求項5記載の希ガスの回収装置。
8. The storage tank according to claim 5, further comprising a pressure detecting means, and a rare gas replenishing means for introducing a rare gas into the storage tank in accordance with a value detected by the pressure detecting means. An apparatus for recovering a rare gas as described above.
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